libavcodec/dnxhddec.c

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD decoder.
   3  * Copyright (c) 2007 SmartJog S.A., Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>.
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 //#define TRACE
  23 //#define DEBUG
  24
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "bitstream.h"
  27 #include "dnxhddata.h"
  28 #include "dsputil.h"
  29 #include "mpegvideo.h"
  30
  31 typedef struct {
  32     int cid;
  33     unsigned int width, height;
  34     int interlaced;
  35     unsigned int frame_size;
  36     unsigned int coding_unit_size;
  37     int index_bits;
  38     int bit_depth;
  39     const uint8_t *luma_weigth, *chroma_weigth;
  40     const uint8_t *dc_codes, *dc_bits;
  41     const uint16_t *ac_codes;
  42     const uint8_t *ac_bits, *ac_level;
  43     const uint8_t *ac_run_flag, *ac_index_flag;
  44     const uint16_t *run_codes;
  45     const uint8_t *run_bits, *run;
  46 } CIDEntry;
  47
  48 typedef struct {
  49     AVCodecContext *avctx;
  50     AVFrame picture;
  51     GetBitContext gb;
  52     int cid;                            ///< compression id
  53     unsigned int width, height;
  54     unsigned int mb_width, mb_height;
  55     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  56     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  57     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  58     int last_dc[3];
  59     DSPContext dsp;
  60     DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, blocks[8][64]);
  61     DECLARE_ALIGNED_8(ScanTable, scantable);
  62     const CIDEntry *cid_table;
  63 } DNXHDContext;
  64
  65 static const CIDEntry cid_table[] = {
  66     { 1237, 1920, 1080, 0, 606208, 606208, 4, 8,
  67       dnxhd_1237_luma_weigth, dnxhd_1237_chroma_weigth,
  68       dnxhd_1237_dc_codes, dnxhd_1237_dc_bits,
  69       dnxhd_1237_ac_codes, dnxhd_1237_ac_bits, dnxhd_1237_ac_level,
  70       dnxhd_1237_ac_run_flag, dnxhd_1237_ac_index_flag,
  71       dnxhd_1237_run_codes, dnxhd_1237_run_bits, dnxhd_1237_run },
  72     { 1238, 1920, 1080, 0, 917504, 917504, 4, 8,
  73       dnxhd_1238_luma_weigth, dnxhd_1238_chroma_weigth,
  74       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits,
  75       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level,
  76       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag,
  77       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run },
  78     { 1243, 1920, 1080, 1, 917504, 458752, 4, 8,
  79       dnxhd_1243_luma_weigth, dnxhd_1243_chroma_weigth,
  80       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits,
  81       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level,
  82       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag,
  83       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run },
  84 };
  85
  86 static int dnxhd_get_cid_table(int cid)
  87 {
  88     int i;
  89     for (i = 0; i < sizeof(cid_table)/sizeof(CIDEntry); i++)
  90         if (cid_table[i].cid == cid)
  91             return i;
  92     return -1;
  93 }
  94
  95 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  96 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 6
  97
  98 static int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  99 {
 100     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 101
 102     ctx->avctx = avctx;
 103     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
 104     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
 105     ctx->picture.type = FF_I_TYPE;
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
 110 {
 111     if (!ctx->cid_table) {
 112         int index;
 113
 114         if ((index = dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
 115             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
 116             return -1;
 117         }
 118         ctx->cid_table = &cid_table[index];
 119         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
 120                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
 121                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 122         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, 12,
 123                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 124                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 125         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 126                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 127                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 128
 129         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 130     }
 131     return 0;
 132 }
 133
 134 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 135 {
 136     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 137     int i;
 138
 139     if (buf_size < 0x280)
 140         return -1;
 141
 142     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 143         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 144         return -1;
 145     }
 146     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 147         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 148         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 149         ctx->picture.top_field_first = first_field && ctx->cur_field == 1;
 150         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 151     }
 152
 153     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 154     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 155
 156     dprintf(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
 157
 158     if (buf[0x21] & 0x80) {
 159         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
 160         return -1;
 161     }
 162
 163     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 164     dprintf(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
 165
 166     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
 167         return -1;
 168
 169     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 170         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 171         return -1;
 172     }
 173
 174     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 175     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 176
 177     if (ctx->mb_height > 68) {
 178         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big\n");
 179         return -1;
 180     }
 181
 182     dprintf(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 183     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 184         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 185         dprintf(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 186         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 187             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 188             return -1;
 189         }
 190     }
 191
 192     return 0;
 193 }
 194
 195 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
 196 {
 197     int len;
 198
 199     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 200     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
 201 }
 202
 203 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
 204 {
 205     int i, j, index, index2;
 206     int level, component, sign;
 207     const uint8_t *weigth_matrix;
 208
 209     if (n&2) {
 210         component = 1 + (n&1);
 211         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weigth;
 212     } else {
 213         component = 0;
 214         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weigth;
 215     }
 216
 217     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
 218     block[0] = ctx->last_dc[component];
 219     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
 220     for (i = 1; ; i++) {
 221         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 222         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
 223         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
 224         if (!level) { /* EOB */
 225             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
 226             return;
 227         }
 228         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
 229
 230         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
 231             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
 232         }
 233
 234         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
 235             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 236             i += ctx->cid_table->run[index2];
 237         }
 238
 239         j = ctx->scantable.permutated[i];
 240         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
 241         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
 242         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
 243         if (weigth_matrix[i] != 32) // FIXME 10bit
 244             level += 32;
 245         level >>= 6;
 246         level = (level^sign) - sign;
 247
 248         if (i > 63) {
 249             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 250             return;
 251         }
 252
 253         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
 254         block[j] = level;
 255     }
 256 }
 257
 258 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 259 {
 260     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 261     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 262     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 263     int dct_offset;
 264     int qscale, i;
 265
 266     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[0]);
 267     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[2]); // FIXME change clear blocks to take block amount
 268
 269     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 270     skip_bits1(&ctx->gb);
 271     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
 272
 273     for (i = 0; i < 8; i++) {
 274         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 275     }
 276
 277     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
 278         dct_linesize_luma   <<= 1;
 279         dct_linesize_chroma <<= 1;
 280     }
 281
 282     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
 283     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 284     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 285
 286     if (ctx->cur_field) {
 287         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
 288         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
 289         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
 290     }
 291
 292     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
 293     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 294     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 295     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 296     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 297
 298     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 299         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 300         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 301         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 302         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 303         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 304     }
 305
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size)
 310 {
 311     int x, y;
 312     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 313         ctx->last_dc[0] =
 314         ctx->last_dc[1] =
 315         ctx->last_dc[2] = 1024; // 1024 for levels +128
 316         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 317         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 318             //START_TIMER;
 319             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 320             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 321         }
 322     }
 323     return 0;
 324 }
 325
 326 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 327                               uint8_t *buf, int buf_size)
 328 {
 329     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 330     AVFrame *picture = data;
 331     int first_field = 1;
 332
 333     dprintf(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 334
 335  decode_coding_unit:
 336     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
 337         return -1;
 338
 339     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
 340     if (avcodec_check_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height))
 341         return -1;
 342     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 343
 344     if (first_field) {
 345         if (ctx->picture.data[0])
 346             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 347         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
 348             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 349             return -1;
 350         }
 351     }
 352
 353     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 354
 355     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
 356         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 357         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 358         first_field = 0;
 359         goto decode_coding_unit;
 360     }
 361
 362     *picture = ctx->picture;
 363     *data_size = sizeof(AVPicture);
 364     return buf_size;
 365 }
 366
 367 static int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 368 {
 369     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 370
 371     if (ctx->picture.data[0])
 372         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 373     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 374     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 375     free_vlc(&ctx->run_vlc);
 376     return 0;
 377 }
 378
 379 AVCodec dnxhd_decoder = {
 380     "dnxhd",
 381     CODEC_TYPE_VIDEO,
 382     CODEC_ID_DNXHD,
 383     sizeof(DNXHDContext),
 384     dnxhd_decode_init,
 385     NULL,
 386     dnxhd_decode_close,
 387     dnxhd_decode_frame,
 388     CODEC_CAP_DR1,
 389 };